【誤訳訂正書】
【提出日】平成18年3月17日(2006.3.17)
【誤訳訂正１】
【訂正対象書類名】明細書
【訂正対象項目名】発明の詳細な説明
【訂正方法】変更
【訂正の内容】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複合構造の製造に関する。特に、本発明は、ファイバトウを、回転マンドレルの周りのレイダウン表面に適用して工作物をつくるためのコンピュータ制御ファイバ配置装置に関する。特に詳細には、本発明は、ファイバトウがスプールから繰り出されてレイダウン表面に適用されるとき最適なファイバトウの張力を提供し、ファイバトウの速度を制御し、ファイバの移動を正確に監視するために適している。
【０００２】
【従来の技術】
ファイバトウ配置/巻き機械は、熱硬化性樹脂を含浸した複数のファイバ、ファイバトウまたはフィラメントを、予め選択したパターンで、回転マンドレルに取り付けられたレイダウン表面に配置するか、巻く。レイダウン表面または工作物は、円筒形の形状または不規則な形状である。最終的な工作物の形状とは無関係に、工作物の寸法、輪郭または全体の構造上の品質が、非常に厳格な製造上の要求や完全性の要求に合致するか、またはそれを越えることが不可欠である。
【０００３】
大部分のファイバトウの配置/巻き機械は、ファイバまたはトウを含む複数のスプールを有する。ファイバは、スプールから繰り出されロボットアームに配置されたコンピュータ制御のヘッドによって工作物の周りに正確に配置される。３２個またはそれ以上のファイバスプールのうちの各ファイバは、スプールから繰り出されヘッドによって同時に配置されるとき、使用されている特定のファイバ及び製造される特定のレイダウン表面または工作物の形状に最適な所定の張力で工作物の周りに巻かれることが重要である。このような張力は、１，１３５ｇ（約２．５ポンド）から４５４ｇ（約１．０ポンド）までの範囲である。従って、複合物製造業界において、ファイバが個々のスプールから繰り出され工作物の周りに配置されるとき、ファイバ張力をできるだけ正確に制御し、ファイバの張力を少なくとも許容範囲内に維持することが永年にわたって必要とされてきた。
【０００４】
さらに、張力装置は、工作物の与えられた部分について特定のファイバが必要とされない場合に、ファイバを準備または静止モードに保持するためにも使用される。ファイバ張力装置は、張力装置がファイバに最初に張力を加えるときファイバが望ましくない応力を受けないように、またはファイバを破壊しないようにファイバのたるみをゆっくり巻き上げるために使用される。さらに、ファイバ張力装置は、ファイバの搬送中の不具合を検出し、それをマスタコンピュータまたはコントローラに報告し、もし適当であるとみなされれば、ファイバ上の張力を解放する。好ましくは、ファイバ張力装置は、ファイバの使用状態を監視することができなければならず、ほとんど空になるスプールを検出し、このような情報をマスタコントローラに報告し、そのとき、最小限の中断でほとんど空のスプールを置換することができる。したがって、経済的な方法で、狭い範囲内にファイバの張力を適当に正確に維持するだけでなく、種々の監視、報告及び欠陥検出を信頼性を持って実行するファイバ張力装置が産業界内で必要とされる。
【０００５】
コンピュータ化されたファイバ配置/巻き取り機械に使用されるものを含むファイバ張力装置は、支持構造に取り付けられた複数のプーリ又は方向変換ローラを使用し、この支持構造は、スプールから繰り出され所定の通路に沿ってコンピュータ制御のヘッドに向かって走行するとき、ファイバを案内し支持する。通常、ファイバスプールは、プロセッサ制御電気モータによって駆動されるスプールホルダに取り付けられている。
【０００６】
ファイバ配置機械内に組込まれるファイバ張力装置が、Brockmanらに付与された米国特許第5,223,072号内に開示されている。Brockmanらの米国特許第5,223,072号は、CNCコントローラ装置と関連してファイバの張力を検出するために方向変換ローラに取り付けられるロードセルを示しており、ローカルマイクロプロセッサが駆動モータによってスプールに付与されるトルクを制御する。さらに、CNCコントローラ装置及びローカルプロセッサは、駆動モータからの位置および速度に関するフィードバック情報を使用し、速度ループ並びに力ループを組み込む。
【０００７】
所定の張力を維持するためにプーリ又は方向変換ローラを使用し、ファイバ通路を操作することに関して、１９９７年の８月に発行されたPCIMマガジンの９０ページから始まる記事は、バイオテクノロジー産業のためのナノ技術ファイバセンサの製造に使用される張力制御装置を開示している。その装置は、アーム自由端の方向変換ローラと、アームに沿う中間点に取り付けられた低摩擦空気シリンダとを有するダンサアームの使用を含む。コンピュータ制御閉鎖ループフィードバック装置は、アームを再位置決めするための空気シリンダに送られる圧力を増減するように電気圧力調整器の自動調整を行い、製造工程の間ファイバ張力を変化させることによってファイバの張力を維持することができる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、正確で、信頼性があり、低コストのファイバトウ張力調整装置を提供することである。
【０００９】
他の目的は、時間を消費する調整の要求を低減するか、なくすことであり、ファイバ配置機械においてだけではなく、ファイバ部材の張力と制御が必要な機械または処理において使用することにも適している張力装置を提供することである。また本発明の他の目的は電気的に制御された力を含む力を測定せず、ドリフトを受けるアナログセンサ及び関連回路も必要としないファイバ張力装置を提供することである。本発明の他の目的は、ファイバスプールホルダトルクを制御する必要がなく、廉価なステッパモータを使用してファイバスプールホルダを駆動することができるファイバ張力装置を提供することである。他の目的は、破損したトウまたは他の不具合を検出し、これをメインコントローラに報告し、適当であれば、張力を加えることを停止するファイバ張力調整装置を提供することである。さらに他の目的は、張力が最初加えられたとき、ファイバのゆるみをとり、空になるスプールを検出し、ファイバの使用を決定し、ファイバの速度を監視するファイバ張力調整装置を提供することである。本発明のこれら及び他の目的は、本明細書全体を検討したときに明らかになる。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、スプールホルダを有する支持フレームと、スプールホルダを駆動するモータと、方向変換ローラが取付られた自由端および角度位置センサと協働するために枢動可能に取り付けられた固定端を有するダンサアームと、ダンサアーム及び支持フレームに取り付けられた低摩擦空気シリンダと、第２の角度位置センサとともに協働するように取り付けられた第２の方向変換ローラと、位置制御張力装置を制御するためのコントローラ及びその関連回路と、を有する１つまたは複数のファイバトウを制御する装置及びその方法を提供する。
【００１１】
好ましくは、４つの個々のテンショナを制御するための信号バファリング回路を有する単一のプリント回路基板に取り付けられたマイクロコントローラが設けられる。ＰＣＢは、いくつかのマイクロコントローラの間で通信を可能にするＳＴＤスタイルのバックプレーンに差し込まれ、少なくとも３２個のテンショナの制御を可能にする。ファイバ配置機械の、メイン（又はマスタ）コントローラと各テンショナとの間の通信が提供される。好ましくは、スプールホルダを駆動するモータは、各ステッパドライバによって駆動されるステップモータである。マイクロコントローラは、その所定の位置、通常はその中心位置にダンサアームを維持するためにファイバを送るか送らないようにステップモータを制御する。各ダンサアームに取り付けられた空気シリンダは、同じ向きのテンショナが同じ空気圧を受けるように共通の空気圧調整器に接続されている。各ファイバの張力は、ダンサアームの位置を監視することによって制御され、ダンサアームの位置は、その枢軸点でダンサアームとともに配置された角度位置センサによって検出され、ステップモータを作動させてファイバがそのダンサアームを元の位置に戻すことができるようにする。さらに、重力による力及びダンサアームに作用する空気シリンダ、したがってファイバトウはファイバ張力を維持することに寄与する。各方向変換ローラと協働する第２の角度位置センサは、ファイバ速度情報を提供し、ダンサアーム位置の制御及び現在のスプール直径、従ってファイバの使用済み量を見積り、又、ファイバ走行の不規則性または不具合を検出する。
【００１２】
各マイクロコントローラは、４つのテンショナを制御することが好ましい。さらに、ＰＣＢ及びバックプレーンは、破損したトウファイバの検出がテンショナのいずれか１つに生じた場合には、隣のテンショナのファイバ速度がファイバ配置機械のメインコントローラに容易に利用可能になるように構成される。さらに、制御ロジックが、ファイバの繰り出しに失敗したことを検出すると、そのステップモータを自動的に停止し、その後ファイバ走行を監視する。その後、制御ロジックは、検出された問題がそれ自身解決された場合には、ステップモータが張力をかけることをゆっくり再開始する。ステップモータが作動するとき自動的に係合し、ステップモータが停止するとき、自動的に解除される選択的なクラッチが提供される。したがって、クラッチは、ステップモータ駆動列に対しスプールホルダを選択的に係合・解除し、トウ繰り出しの問題をコントローラが検出したときのファイバ張力を低減する際に補助となる機構を提供する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面を参照しながら詳細に説明する。
特に図１を参照すると、複数のファイバトウ４を有するロボット型の通常のファイバ配置/巻き取り機械すなわち装置２が示されており、この装置は、上方に配置されたファイバスプール６及び下方に配置されたファイバスプール８から同時に送られる少なくとも３２個のスプールまで変化することができる。ファイバ配置巻き取り機械２は、クリール７を備えており、このクリール７は、左側７Ｌと右側７Ｒを有する。クリール７の各側は、ファイバスプールの上列及びファイバスプールの下列をそれぞれ支持し駆動する。特に、図１では見ることはできないが、クリール７の上方左側に配置されたファイバスプールの列は、7ULとして示され、クリール７の下方左側に配置されたファイバスプールの列は、7LLとして指定され、クリール７の上方右側に配置されたファイバスプールの列の鏡像になるように配置されている。クリール７の下方右側に配置されたファイバスプールの列は、図１の７ＬＲとして指定される。クリール７の種々の列に配置された各スプールから繰り出され熱可塑性樹脂材料で含浸された個々のファイバトウ４は、コンピュータ制御のファイバトウ配置ヘッド１０を通して個々に案内され、この配置ヘッド１０は、最後に工作物１２の表面に所定の個々のファイバを配置する。通常、工作物１２は、不規則な形状を有し、動力で回転可能なマンドレル１４に取り付けられており、マンドレルは、ファイバのラッピング、またはレイダウンを容易にし、工作物１２の最終的な形状を蓄積するように作用する。通常、配置ヘッド１０は、メインコントローラ１８によって制御されたロボットアーム１６に取り付けられ、このコントローラ１８は、各個々のファイバトウ４が工作物１２上に配置され、なるべく協調して張力がかかるようにロボットアーム１６を操作するだけではなく、３２またはそれ以上のファイバトウ４の繰り出し並びにマンドレルの回転速度を制御する。
【００１４】
図２を参照すると、本発明の位置テンショナ組立体２２は、図１に示す列７ULに配置される図面に見えない上方に配置されたファイバスプールと関連して使用されるように構成され、このファイバスプールは、後側または左側７Ｌに配置され、図１のクリール７の右側７Ｒに設置され図面で見ることができる下方ファイバスプール８に対して鏡像関係にある。図２を参照すると、位置テンショナ組立体２２は、支持モジュール２４を有し、支持モジュール２４は、フェイスプレート２６と、ウエブプレート２８と、方向変換ダンサ支持プレート３０とを有する。支持モジュール２４は、アルミニウム合金からつくられるが、適当な構造的な強度を有する材料を使用することができる。スプール軸３６にファイバトウのスプール３２が取り付けられ、このスプール軸３６は、フェイスプレート２６を貫通し、フェイスプレート２６に取り付けられた軸受けブロック３４によって支持されている。スプール軸３６を駆動するために、スプール軸３６は、モータプーリ４４に取り付けられた駆動ベルト４０を受けるためにその上に取り付けられたスプールプーリ３８を有する。モータプーリ４４はステップモータ４２に接続されている。ステップモータ４２は、パシフィックサイエンティック社から販売されているモデルM21NRXB-LNN-NS-00が特に適している。しかしながら、所望のレイト及び物理的特性を有する他のメーカからのステップモータも、本発明とともによく動作するであろう。調整可能なステップモータ取付部材４６は、駆動ベルト４０の張力を調整する簡単で有利な方法を提供する。この駆動ベルトの構成は、それが簡単であること、駆動減速比を選択することが容易であり、維持が容易であることが好ましいが、歯車の減速駆動体のような他の駆動機構を同様に使用することができる。電力線及び信号線をエンコーダ５６及び６６に接続するための電気コネクタ４８を以下に説明する。ステップモータ４２は、この技術分野でよく知られ使用される個々のステップモータ駆動体（図示せず）によって電気的に駆動されることが好ましい。
【００１５】
ファイバ張力ダンサアーム５０の固定端と称する一端は、方向変換/ダンサ支持プレート３０及びフェイスプレート２６に枢動可能に接続され、アームの他端、自由端は、その上にファイバトウ方向変換ローラが取り付けられている。ダンサアーム５０の枢動可能に接続された端部は、ダンサアームエンコーダブラケット５４を介して回転エンコーダ５６に組み合わされるように取り付けられる。したがって、その運動の範囲内のダンサアームの動きは、回転光エンコーダ５６を介して検出される。モデルNORS16D-P1-1024-1/4-5-CA18-LD-0-M1-Sを有する特に適当な光エンコーダは、Rencoエンコーダ社から市販されている光エンコーダである。しかしながら、他のエンコーダも他の販売会社によって得ることができる。低摩擦空気シリンダ５８がダンサアーム５０の幅に沿って所定の点に取り付けられ、このダンサアーム５０は、ダンサアーム５０の動きの所望の範囲に関してシリンダ５８の適当な行程動作を可能にする。本発明の位置テンショナ組立体に特に適した空気シリンダは、エアポット社から販売されているエアペルシリンダと称される。エアペルシリンダ、モデルE9C2.OUは、特別に適していることが証明されている。空気シリンダ５８は、取付けブラケット６０によって方向変換/ダンサ支持プレートに固定される。
【００１６】
それに取り付けられた方向変換ローラ６４を有する揺動ブラケット６２は、ファイバトウがスプール３２から送り出され、ファイバトウ方向変換ローラ６４及び５２を介して位置テンショナ組立体２２を通して案内され、図２で見ることができるように、プレート３０の後側に最下端で取り付けられたペイアウト方向変換ローラ６８によって経路が変更され、これは、ファイバ１０６のルートが示されるテンショナ組立体２２の反対側の図である図４にさらによく示される。例として、約１５．２４ｃｍ（約６インチ）の全長を有し、ダンサアーム５５の枢動可能な固定点の中心から３．８１ｃｍ（１．５インチ）の点に枢動可能に取り付けられたシリンダ５８を有し、ダンサアーム５５の枢動可能な固定端部の取付点と、反対側の自由端の方向変換ローラ取付点との間で中心から中心の間で１３．３ｃｍ（５．２５インチ）の距離を有するダンサアームが適当な構成を提供することが分かった。
【００１７】
さらに、例としてのダンサアームは、水平方向の上下でほぼ４５°の弧に延びる動きの範囲を有し、それによって、図２及び図４のαとして示される底部の位置への最上端の位置からの可動な動きは、全部で約９０°になる。もちろん、この範囲の動き、ダンサアームの長さ、シリンダ５８の取付点、方向変換プーリの直径または機能的に等価なガイドは本発明を適用する特定の用途の要求に合致するように変形される。
【００１８】
ペイアウト方向変換ローラ６８は、Renco Encoder 社から市販されている追加の回転光エンコーダ６６と関連して取り付けられ、モデルRS16D-P1-1024-1/4-5CA18-LD-0-M1-Sは、ファイバがファイバの配置機械２のファイバトウ配置ヘッド１０に送られるとき、方向変換ローラ６８の回転速度を検出するためにエンコーダ５６と同様に好ましい。別の例として、他の光エンコーダは、他のメーカーから得ることができ、好ましいRenco エンコーダの代わりに使用することができる。バルクヘッドユニオン７０は、加圧供給ラインを空気シリンダ５８に取り付けることを容易にする。
【００１９】
図２に示すような位置テンショナ２２は、クリール７の上方左側に配置されている列7ULに取り付けられるファイバスプールを保持し張力をかけることに特に適している。同じテンショナは、ファイバトウのスプールを保持するスプール軸３６がクリール７から外側に離れて延び、方向変換/ダンサ支持プレート３０が列7LRに位置するとき下方に延びるように位置テンショナ組立体２２を１８０°水平方向に回転させることによってクリール７の下方右側の列7LRに取り付けられたファイバスプールを保持し、張力をかけるために同じテンショナを使用することができる。さらに、方向変換ローラ６４が取り付けられている揺動ブラケット６２と後述する重り８４を有する重い揺動ブラケット８２と交換する必要があり、これは、テンショナ２２が反転した向きに配置されたときスプール３２から繰り出されるファイバに対応するためにブラケット８２及び方向変換ローラ６４を上方に向くように維持するように作用する。
【００２０】
図３を参照すると、反転位置テンショナ組立体７２が示されている。反転位置テンショナ組立体７２（テンショナ７２とも称する）は、支持モジュール７４が、目に見えない後方に配置された下方左列7LLか、または図１に示すように配置されたクリール７の左側に配置されたファイバトウスプールを受け、案内し、張力をかけるためにファイバ配置機械２に設置するように再び向きを変られて図１に示されているクリール７の左側７Ｌに配置されている点でテンショナ組立体２２と異なる。これらの位置は、クリール７の右側７Ｒ内の下方位置に示される下方ファイバスプール８と鏡像関係にある。図３を参照すると、フェイスプレート７６は、水平方向に１８０°回転する以外はフェイスプレート２６と同様であり、スプールホルダ軸受けブロック３４を所定の位置に下方に位置決めするために対応して取り付けられるか、提供された同様な部品を有する。すなわち、フェイスプレート２６は、他の部品をそこに設置する前に、水平方向に回転してフェイスプレート７６になり、他の部品は、適当に組み立てられたテンショナ７２を提供するように付加される。フェイスプレート７６と同様に方向変換ダンサプレート８０は、方向変換/ダンサプレート８０、及び方向変換ローラ揺動ブラケット８２を図示するような反転位置に、又、ファイバスプール３２上にペイアウト方向変換ローラ６８及びエンコーダ６６の向きを決めるために、ウエブ７８によりフェイスプレート７６に取り付ける前に水平方向に１８０°回転される。重力の影響を相殺するために、テンショナ７２が図１に示すファイバ配置/巻き機械２のクリール７の列７LLに設置されるとき、ブラケット８０の直立を維持するために揺動ブラケット８２の低い位置に重り８４が取り付けられている。
【００２１】
図２に示す組み立てられたテンショナ２２と同様に、図３に示す組み立てられた反転テンショナ７２は、同組立体が水平方向に１８０°回転したとき、方向変換ローラ６４を有し、その上に取り付けられた重り８４を有する揺動ブラケット８２は、方向変換ローラ６４が取り付けられた重りなしの揺動ブラケット６２と置換することができ、図１に示すようなクリール７の右側７Ｒに配置された列７URに配置されたファイバスプールを支持し、張力をかけるために使用することができる。要約すると図２に示すテンショナ２２は、図１に示すようなクリール７の左側７Ｌの上方左側の列7ULに設置するために準備される。組立てられたテンショナ２２を水平方向に回転し、揺動ブラケット６２を重りのついたブラケット８２と交換することによって、重りのついたブラケット８２を有しこのように回転されたテンショナ２２が図１に示すようなクリール７の右側７Ｒの下方右列７ＬＲに設置するために準備される。図３に示すようなテンショナ７２は、図１に示すようなクリール７の左側７Ｌの下方左側の列７ＬＬに設置されるように準備される。組立てられたテンショナ７２を水平方向に回転し、重りのついた揺動ブレケット８２を重りのないブラケット６２と交換すると、このように回転したテンショナ７２は、図１に示すクリール７の右側７Ｒの上方右側の列７ＵＲに設置するために準備される。したがって、図２及び図３に示すテンショナ２２及び７２は、全体で４列の適当に支持され適当な向きの４列のファイバスプールを有するクリール７を提供することに必要な異なる向きの全体で４列の２つのテンショナ組立体に機能するように準備される。完成したテンショナ組立体２２及び７２を回転させ、適当な揺動部材をつくると、回転されたテンショナ組立体２２及び７２は、全体で４列で適当に支持され、適当な方向を向いたファイバスプールを有するクリール７を提供するために必要な、全体で４つの異なる列の残りの２つのクリールにおいてそれぞれ機能するようになっている。この４列の構成は、各スプールからのファイバが工作物１２に配置されるとき４列の各々のスプール7UL,7LL,7UR,7LRの各々のスプールが空になる時、ファイバ配置/巻き機械２の操作者によるファイバスプールの容易な交換が可能になる。
【００２２】
図４を参照すると、図２のライン４−４に沿った断面図が示されている。図４は、方向変換/ダンサ支持プレート３０及び個々のファイバトウ１０６の通路を含む支持モジュール２４の後側を示す。この通路は、ファイバトウ１０がファイバの配置ヘッド１０に移行する前に方向変換ローラ６４と、ダンサアーム方向変換ローラ５２と、後方の方向変換ローラ９６と、最後にペイアウトローラ６８によってテンショナ組立体２２を通って繰り出され、案内されるときに通過する通路である。図２に示すようなその上に方向変換プーリ５２が取り付けられたダンサアーム５０の動きの範囲は、図２のαで示され、最上端の範囲はプレート３０の形状によって制限され、最も低い範囲は、ダンサアームが図４では見えない取付点の周りで回転するときドエルピン９８によって制限される。スプールホルダ１００は、ファイバトウが繰り出されるときファイバトウのスプール３２を容易に受けしっかりと保持される形状及び寸法である。このようなスプールホルダは、市販しているメーカから製造され容易に得ることができる。
【００２３】
図５を参照すると、図４に示された線５−５に沿った断面図が示されている。図５はスプール軸３６に取りつけたスプールホルダ１００を示している。さらに、モータプーリに整列するように軸受けブロック３４から適当な距離にプーリ３８の間隔をあけるためにスペーサ１０２が使用される。スペーサ１０４は、軸受けブロック３４に関してスプール軸３６を適当に位置決めするために使用される。方向変換ローラ５２が取り付けられたダンサアームエンコーダ５６及び方向変換ローラ６８が取り付けられたペイアウトエンコーダ６６は、この図面で容易に理解することができる。
【００２４】
図６を参照すると、図５の線６−６に沿ったダンサアーム５０及び好ましいエアペル空気シリンダ５８がプレート３０の上方に示されている。好ましくは、空気シリンダ５８のロッド端部は、ロッド端部軸受け８６及び適当なファスナによってダンサアームに取り付けられている。空気シリンダ５８の対向端部は適当なファスナによってシリンダ取付ブラケット６０のクレビス８８に固定される。ダンサアーム５０の動きを細かく調整し、位置テンショナ組立体２２が稼働するときに予備加圧される空気をシリンダに提供するとき、シリンダに出入りする空気の流速を制御するためにシリンダ５８上に一対の調整可能な調量弁９０が設けられる。好ましくは、調整可能なエンコーダクランプ９２が、その調整可能なダンサアームエンコーダブラケット５４に接続されて設置されている。
【００２５】
制御ステップモータ４２の制御に関して図１ないし図６を参照すると、ステップモータドライバが単一のプリント回路基板（ＰＣＢ）に取り付けられたマイクロコントローラに接続され、該回路基板は、隣り合う４つの位置テンショナ組立体２２及び７２、すなわち、ファイバ配置機械２の同じ側に配置されるともに互いに直接隣接する４つのテンショナ組立体を制御するために信号バッファ回路を有する。各ＰＣＢは、ＳＴＤ型の単一のバックプレーンに差し込まれ、これは、すべての位置テンショナ組立体を制御するために必要なすべてのマイクロコントローラの間に通信することが可能である。好ましくは、ファイバ配置機械のメインコントローラ１８と各テンショナコントローラ（図示せず）との間での通信を可能にするRS485シリーズバスが提供される。マイクロコントローラは、ダンサアーム５０をその中心、即ち、水平位置に戻すようにステップモータドライバによって各ステップモータ４２を制御する。同様の向き、すなわち、反転したものと比較して直立する空気シリンダ５８は、各向きの共通の圧力調整器を介して同じ空気圧を受ける。換言すれば、直立位置、すなわち、列7UL及び7URに設置されたテンショナ組立体の第１の共通の圧力調整器と、反転位置、すなわち、7LL及び7LRに取り付けられたテンショナ組立体の第２の共通の圧力調整器とを有し、各向きを有するテンショナ組立体はわずかに異なる作動圧に対応する。通常の空気作動圧力は、約１０３．４ＫＰａ（約１５ｐｓｉｇ）の大きさであり、反転テンショナ組立体はさらに３４．５−６８．９ＫＰａ（５−１０ｐｓｉｇ）が加えられる。種々の方向変換ローラが配置され、ダンサアームは、ダンサアーム位置の小さい変化はファイバ張力の無視できる変化を生じるように構成されている。すなわち、ファイバの張力は、供給される空気圧に反作用する空気シリンダに寄与することのできる力によって、又、直立及び反転されたテンショナ組立体のための異なる共通の圧力調整器及び各自由端に取り付けられた方向変換ローラを含むダンサアームの重力によって影響を受ける。張力は、マイクロコントローラによって支配され、マイクロコントローラは、ダンサアームエンコーダからの入力を介するダンサアームの位置とペイアウト方向変換エンコーダを介するファイバ速度とを監視し、ステップモータドライバでステップモータを駆動し、毎分毎の回転数（rpm）を適当に増減してダンサアームをその中心、即ち、水平方向の位置に戻すようにする。換言すると、ダンサアーム方向変換ローラ５２が、ファイバスプール３２から中心位置を越えて上方に揺動し、図４に示した直立した向きになる場合、ファイバトウは、基準値より張力が増大し、ローラ５２が中心位置からファイバスプール３２の下に揺動するとき、ファイバトウ１０６は、基準値より張力が減少する。スプール３２に対するローラ５２の相対運動に関してファイバ位置のテンショナ組立体の反転した位置についても同じことが言えるが、「上方」及び「下方」は逆になる。
【００２６】
さらに、ペイアウトエンコーダ６６は、方向変換ローラのrpmについての情報をマイクロプロセッサに提供からファイバトウ速度が、公知のアルゴリズムによって決定され、与えられたスプールから繰り出されたファイバの量及びスプールに残ったファイバの量を、公知のアルゴリズム及び予め入力されたデータによって決定することができる。したがって、本発明は、スプールホルダを駆動するファイバスプールモータのトルクを制御する必要なくファイバの張力を制御することができ、それによって、ドリフト及び調整困難の多いアナログセンサ及び関連回路の必要性をなくす。さらに、本発明のファイバペイアウトエンコーダは、ファイバ速度情報をマイクロコントローラに提供するためにファイバ配置機械のメインコントローラの必要性をなくし、さらに正確で早いエラー検出を可能にする。さらに、本発明によるファイバペイアウトエンコーダを含むファイバテンショナは、ファイバ速度情報を送るために他の装置が備えられていないファイバ配置/巻き取り機械について使用することができる。
【００２７】
互いに物理的に隣接した４つの位置テンショナにおいて１つのマイクロコントローラを使用することが好ましいので、マイクロコントローラは、グループになった４つの組立体の各々を制御するために信号バッファ回路を有する単一のＰＣＢに取り付けられているマイクロコントローラによってその制御グループ内のテンショナ組立体のいずれかの他の隣接する組立体のファイバ速度を直接検知する。さらに、テンショナ組立体の他のグループの各マイクロコントローラのＰＣＢは、バックプレーンと通信し、所定のグループのファイバトウが破損したかどうか、またはそれに対処するために命令された後にファイバトウが加えられているかどうかを検出するために他のマイクロコントローラから利用することができる。このような場合、ファイバ配置機械のメインコントローラに信号が送られ、操作者がその問題を決定し修理するために一時的にそれを停止することができる。
【００２８】
本発明のテンショナコントローラは、与えられたファイバトウが繰り出しに失敗したかどうかを検出することができるプログラムされたロジックを備えており、これは、スプールファイバが時々過度に張り付きやすいという付随的な問題がある。もし、ファイバトウが繰り出しに失敗した場合、プログラムされたロジックは、各ステップモータを一時的に停止し、ファイバの走行を監視することができる。ファイバが適当に走行する場合には、マイクロコントローラは、ファイバが破損しないように張力を次第に強めることを再び始め、問題となるファイバトウを監視する。このような繰り出しの問題の修正を可能にするために、ステップモータ及び減速歯車の固有の後方抵抗またはドラッグを克服するために必要な張力の量を低減するために追加的なクラッチを設けることができる。したがって、追加的なクラッチは、メインコントローラに信号を送り、ファイバ配置機械を一時的に停止し、作業者がその問題を解決することができる前に、問題を生じたファイバトウを自動的に送り出すことができる可能性が増大する。この処理を達成するために例示としての選択的なクラッチが図７−図９に示されている。
【００２９】
選択的なクラッチ組立体２１０の斜視図が図７に示されている。クラッチ組立体２１０は、軸受けブロック２１２（図２，３および５の「軸受けブロック３４」に相当）に支持されたスプールホルダ軸２１６に取り付けられている。プーリ２１４は、保持リング２２０を有する軸２１６に対し回転可能に軸取付部材２２を介して取り付けられており、クラッチハウジング２２４は、リテーナクリップ２１８によって回転しないようになっている。図８及び図９に示すクラッチ組立体の断面でさらによく理解することができる。
【００３０】
動作において、クラッチ内のソレノイドは、摩擦部材２２６を軸取付部材２２８に摩擦係合させ、プーリ２１４を摩擦部材２２６を介して軸２１６に結合する。特に適当なクラッチのハウジング及びソレノイドは、部品番号ＲＷ４−３５５としてＰＩＣデザイン社から入手可能である。その後、前述の動作と同様にプーリ２１４が駆動ベルト４０によってモータプーリ４４に接続され、関連するマイクロコントローラが受けた指示にしたがってステップモータ４２が各ドライバによって起動されたときに軸２１６が回転される。マイクロコントローラが上述したようなファイバ送り問題を検出すると、クラッチソレノイドは、非作動となり、摩擦部材２２６は、もはやウエブプレート２２８には係合せず、スプールホルダ軸２１６がさらに自由に回転することができるようにし、それによって問題のファイバトウの現在の張力を低減し問題のファイバトウがそれ自身修正することができるようにする。予め選択した時間が通過した時に、マイクロコントローラは、ステップモータドライバへの命令を介して問題のファイバトウの張力を次第に増大することができ、もし、問題が解消したときソレノイドを再び励磁し、クラッチが再び係合する。もし問題の解消をマイクロプロセッサが検知しない場合には、マイクロプロセッサは、警告を表示するか、操作者が調査するためにファイバ機械を停止するためにマスタコントローラに適当な信号を送ることができる。
【誤訳訂正２】
【訂正対象書類名】明細書
【訂正対象項目名】図面の簡単な説明
【訂正方法】変更
【訂正の内容】
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明の使用に適している通常のファイバ配置機械を図示している。
【図２】
クリールの上方左側に配置されたファイバスプールと関連して使用する位置制御テンショナ組立体の好ましい実施の形態の斜視図である。位置制御テンショナ組立体は、水平方向に回転し、小さい部品を置換した場合、クリールの下方右側に配置されたファイバスプールと関連して使用される。
【図３】
クリールの下方左側に配置されたファイバスプールと関連して使用される反転した位置制御テンショナ組立体の好ましい実施の形態の斜視図である。水平方向に回転し、小さい部品を置換した場合、クリールの上方右側に配置されたファイバスプールと関連して使用される。
【図４】
図２の線４−４に沿った位置制御テンショナ組立体の断面図である。
【図５】
図４の線５−５に沿った位置制御テンショナ組立体の断面図である。
【図６】
図５の線６−６に沿った図面に対応する位置制御テンショナ組立体のダンサアーム及び空気シリンダ部分の正面図である。
【図７】
本発明の選択クラッチ組立体の斜視図である。
【図８】
図７に示す選択クラッチ組立体の正面図である。
【図９】
図７の線９−９に沿った選択クラッチ組立体の断面図である。
【符号の説明】
４  ファイバトウ
６  ファイバスプール
７  クリール
７Ｌ  左側
１０  配置ヘッド
１２  工作物
１８  メインコントローラ
２２  位置テンショナ組立体
２６  フェイスプレート
３２  ファイバトウ
４０  駆動スプール軸
４８  電気コネクタ
５０  ダンサアーム
５６  エンコーダ
５８  シリンダ
６２  スイベルブラケット
６８  ローラ
７２  テンショナ組立体
７６  フェイスプレート